船舶智能制造标准体系构建
【摘 要】随着智能制造的发展，船舶行业也正朝着设计智能化、产品智能化、生产智能化、管理精细化和信息集成化等方向发展。本文针对船舶制造的特点及我国现阶段的船舶设计建造水平，对我国未来智能船厂发展方向进行分析，初步构建了船舶智能制造标准体系框架。
【关键词】智能船厂；协同制造；标准体系框架
一、引言
智能制造是制造业发展的必然趋势。从《中国制造2025》的颁布来看，我国加快了智能制造技术发展的步伐，这也是船舶制造转型升级的必然方向。从国外的先进经验以及其他相关行业的发展。规律来看，船舶智能制造技术的发展和应用还有很长的路要走。
二、船舶智能制造的发展趋势
（一）数字化车间
对于船舶制造而言，数字化车间主要停留在分段制造及分段制造之前的工序，是基于各种加工工艺的自动化制造技术的发展，利用信息技术、传感器、电脑控制、生产管理软件等来管理每个特定阶段或生产过程的操作。然而，这一阶段仅仅解决了一个局部制造岛屿的效率，而并非整个船厂。智能制造要求整合这些制造岛屿，使整个工厂共享数据。机器收集的数据和人类智慧相互融合，推进了车间级优化和企业范围管理目标，包括经济效益大幅增加、人身安全和环境可持续性的实现。
（二）基于物联网的协同设计制造
经过数字化车间的发展，车间与车间不再是相对独立的个体，甚至企业与企业之间也加强互联，涵盖整个加工制造的前端和终端。从产品零部件的供应商、生产的协作商，到最后产品交付完成的整个阶段，都可以通过应用高性能计算平台连接各个工厂和企业，各项工序根据不同需求得到最优组合，通过对数字化工作流、数字化信息流的有效管理和利用，控制、管理、利用物流和资金流，实现数字化工厂的组成成员之间的数字化、网络化协同协作，大大提高资源利用率和生产效率。
（三）个性化定制
随着制造智能技术的进步，将激励制造过程和產品创新，实现智能制造，颠覆传统市场秩序。智能制造是一种高度网络连接、知识驱动的制造模式，它优化了企业全部业务和作业流程，可实现可持续生产力增长、能源可持续利用、高经济效益目标。
三、船舶智能制造与标准体系基本概念
智能制造是指将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节相融合，具有信息深度感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称，它体现了信息技术与工业技术的深度融合。
船舶智能制造是通过船舶设计制造过程中信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行，有效提高生产效率，提升产品质量，降低资源消耗；并由生命周期、系统层级、智能功能等3个维度组成的系统架构。标准体系是一定范围内的标准按其内在联系形成的科学有机整体。船舶智能制造标准体系构建需分析体系建立的基本原则、体系框架以及船舶智能制造的标准需求。
四、船舶智能制造标准体系构建思路
（一）构建原则
（1）引导性原则。深入贯彻《中国制造2025》《智能制造发展规划（2016—2020年）》《船舶工业深化结构调整加快转型升级行动计划（2016—2020）》有关大力发展智能制造的战略部署和工作要求，引导船舶工业加快船舶智能制造标准建设并形成配套支撑能力。
（2）系统性原则。全面覆盖船舶智能制造基础共性与关键技术等领域，从产品生命周期、系统层级和智能功能等多维度系统性考虑发展需求，成套成体系地推进船舶智能制造标准建设。
（3）实用性原则。以实现互联互通、数据集成、异地协同、智能管理等为主要目的，建立通用性强、可操作性强的船舶智能制造标准体系，提升船舶智能制造技术和管理水平。
（4）开放性原则。充分考虑船舶智能制造跨领域、跨行业及高度集成、系统融合等特点，积极采用国内外相关适用标准，根据船舶智能制造技术发展、国家产业政策变化等可进行标准体系动态调整和完善。
（二）体系范围
根据标准体系构建的基本方法，明确标准化对象的基本属性，一般标准分为基础标准、方法标准、管理标准、服务标准、产品标准，并加入智能制造有明显特征的软件、数据库、互联网、物联网、信息物理系统标准，同时区分船舶产品本身和船舶智能制造需要的设备设施标准，并把智能船厂和企业需要的标准单独归类。
五、我国船舶智能制造标准需求分析
（一）完善造船精益管理体系标准需求
建立完整的中间产品体系标准，按照船舶制造流程，构建从设计到完工交船全过程的中间产品体系，制定“中间产品”完整性标准，固化分段、总段、托盘、单元、模块等中间产品的壳舾涂完整性要求标准。研究制定精益造船工程管理标准，建立工作包、派工单分解作业方法标准。建立设备、设施能力和生活效率指标标准。
（二）推广数字化造船标准需求
分析三维生产设计方法、工艺数字化设计标准需求，制定设计生产管理和壳舾涂一体化关联设计标准，制定三维数字化工艺模型、三维模型的工艺信息定义、三维工序模型生成以及三维化表达等三维数字化建模标准。分析船舶制造数据库、大数据应用平台及虚拟仿真制造技术标准需求，制定数据接口、数据格式、数据集成标准，制定计算机数值模拟技术和大数据挖掘等标准，制定数字化样机、数据仿真工艺流程、工装研发和生产物流试验评估与优化标准。
（三）提高制造过程自动化智能化水平标准需求
分析关键零部件智能加工、造船智能焊接、自动化装备及生产线、智能检测技术与装备、物流自动化装备标准需求，制定曲板、肋骨成形、管子及铁舾装等加工数控化、智能化技术、成形过程数字化测量技术标准，制定焊接机器人标准，制定智能化工艺装备标准，制定视觉测量、机器人自动化、大数据融合、智能诊断等技术集成标准，制定船舶制造过程分布式智能检测技术与应用装备标准，制定自动化导引运输车、自动化传送滚道、自动分拣系统、搬运机器人、自动分类等自动化、智能化装备标准。
（四）提高造船过程的信息感知能力标准需求
分析船舶制造数据感知网、物联网、信息物理系统、工业互联网标准需求，制定实时动态获取船舶制造过程中生产人员、零部件物流与质量，生产计划执行状态，生产环境和能耗，施工质量等信息相关标准。制定船舶制造过程中物与人的智能识别、定位、跟踪和监控相关标准。制定通过人机交互接口实现和物理进程的交互相关标准。制定海量多源异构数据的实时传输标准。
（五）建造智能车间和智能船厂标准需求
分析船体分段智能制造车间、智能涂装车间、智能管子车间、智能船厂应用标准需求，制定智能单元、智能生产线、感知系统和智能管控系统相关标准，制定透明化协同管理、数控设备智能化的互联互通、智能化的生产资源管理、智能化的决策支持相关标准。制定涂装智能喷砂、涂漆工艺及工艺知识库、涂装车间智能感知网、计划及管控系统、物料智能配送系统、安全智能监控系统相关标准，制定智能机器人标准。制定管子加工智能生产线、管子电子仓库相关标准。制定智能计划排产、智能生产协同、智能设备的互联互通、智能资源管理、智能过程管理、智能决策支持等领域相关标准。
六、结论
本文研究了船舶智能制造与标准体系的基本概念，构建船舶智能制造标准体系的基本原则，体系框架和标准需求，明确了建立船舶智能制造标准体系的指导思想、基本范围与架构、急需制定的标准项目，为开展船舶智能制造关键技术标准研究与验证、制定相关标准提供基础，对构建船舶智能制造标准体系有重要作用。
【参考文献】
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